(57)【要約】【課題】二次パッシベーション層を有するパワー半導体構成要素及びその製造方法の提供。【解決手段】  半導体本体のエピタクシー法及び／又は拡散法及び構造化プロセスのすべてを実施し、パワー半導体構成要素の少なくとも１つの主面の少なくとも１つの第１の部分面を一次パッシベーションして、一次パッシベーションのステップの前後に、この主面の第２の部分面を金属化し、当該ステップに続いて、少なくとも１つの一次パッシベーション層の少なくとも１つの覆われていない領域が、スクリーン印刷法によって、スクリーン印刷可能なポリイミドで覆われる二次パッシべーション、最後にパワー半導体構成要素を個別化すること、を含む、製造方法と、当該製造方法によるパワー半導体構成要素。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のｐｎ遷移と、主面の部分面に配列された少なくとも１つの一次パッシベーション層（２０、２４）とを有する半導体本体を備えるパワー半導体構成要素（１０）であって、
前記一次パッシベーション層（２０、２４）の少なくとも１つが、二次パッシベーション層としてスクリーン印刷可能なポリイミド（３０、３４）によって覆われる、パワー半導体構成要素（１０）。
【請求項２】
前記パワー半導体構成要素（１０）が、メサ構造又は平坦構造で形成される、請求項１に記載のパワー半導体構成要素（１０）。
【請求項３】
前記一次パッシベーション層（２０、２４）が、前記ポリイミド（３０、３４）によって完全に覆われる、請求項１又は２に記載のパワー半導体構成要素（１０）。
【請求項４】
前記ポリイミド（３０）が、一次パッシベーション層（２０）の少なくとも１つの周辺領域（３２）に横方向に重なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のパワー半導体構成要素（１０）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパワー半導体構成要素（１０）の製造方法であって、
半導体本体のエピタクシー法及び／又は拡散法及び構造化プロセスのすべてを実施するステップと、
パワー半導体構成要素（１０）の少なくとも１つの主面の少なくとも１つの第１の部分面を一次パッシベーション（２０、２４）するステップと、
前記主面の第２の部分面を金属化するステップであって、前記一次パッシベーション（２０、２４）の前又はその後にも実施されるステップと、
上記ステップに続き二次パッシベーションするステップであって、少なくとも１つの一次パッシベーション層（２０、２４）の少なくとも１つの覆われていない領域が、スクリーン印刷法によって、スクリーン印刷可能なポリイミド（３０、３２、３４）で覆われるステップと、
前記パワー半導体構成要素（１０）を個別化するステップと、
を特徴とする方法。
【請求項６】
前記ポリイミド（３０）が、平坦構造のパワー半導体構成要素に対し、少なくとも７μｍの層厚と、少なくとも４４０℃までの温度安定性と、少なくとも３２０００ｃｐｓの動粘度と、２〜５のチキソトロピー指数とを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリイミド（３４）が、メサ構造のパワー半導体構成要素に対し、少なくとも２０μｍの層厚と、少なくとも４４０℃までの温度安定性と、少なくとも１２５０００ｃｐｓの動粘度と、４よりも大きなチキソトロピー指数とを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記スクリーン印刷のプロセスステップに、ポリイミド（３０、３２、３４）のキュアプロセスが続く、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記スクリーン印刷法によって、溝（１８）が、該溝に配置された一次パッシベーション層（２４）と共に、ウエハ結合部に配置されたパワー半導体構成要素（１０）によって、メサ構造で、少なくとも部分的にポリイミド（３４）で充填される、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記スクリーンが、２００〜３２５のメッシュサイズを有する、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個のｐｎ遷移及び一次ならびに二次パッシベーション層（不活性化層）を有するパワー半導体構成要素及び対応する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、例えば特許文献１から知られるようなパワー半導体構成要素を出発点としている。この文献には、一方で、パッシベーション層の機能、他方で、メサ構造を有するパワー半導体構成要素の構造が詳細に示されている。
【０００３】
この文献から、一次パッシベーション層として、例えば、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド又は同様にアモルファスの水素含有炭素からなる層を有するパワー半導体構成要素が公知である。さらに、メサ構造ならびに平坦構造のパワー半導体構成要素のこのような一次パッシベーション層は、リソグラフィ構造化された層の層順序から構成されることが知られている。この層順序は、例えば、一酸化シリコンと、ポリシリコンと、窒化シリコンからなる別の層とからなる層順序であることができる。一次パッシベーション層を形成するこのような層又は層順序は、公知の技術の半導体構成要素の製造によって、製造かつ構造化することができる。
【０００４】
従来技術によれば、このような一次パッシベーション層は、特に、機械的及び化学的影響から保護するために、二次パッシベーション層によって、例えば、いわゆるフォトイミドで覆われる。この保護は、例えば、基板とのパワー半導体構成要素の半田技術による結合の場合に、あるいはこのパワー半導体構成要素によって構成された工業用分野のパワー半導体モジュールを使用する場合にも必要である。ここで、フォトイミドとは、スピンオン蒸着法によってウエハ結合部のパワー半導体構成要素に適用され、次に構造化され、部分的に化学的に、好ましくは湿化学的に再び除去され、かつ別のステップで重合化されるポリイミドと理解される。
【０００５】
例えば、特許文献２から、より平坦な構造のパワー半導体構成要素の表面にスピンオンされ、次に焼結され、かつ構造化されるガラス、好ましくは鉛ガラスからなるパッシベーション層が公知である。ガラスからなる一次パッシベーション層は、通常、別の二次パッシベーション層によって覆われないが、この理由は、この二次パッシベーション層が大部分の周囲条件に対し十分な抵抗性を有するからである。
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第４０１３４３５Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４４１０３５４Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、簡単に製造できかつより廉価な方法で、少なくとも１つの一次パッシベーション層が二次パッシベーション層によって覆われ、好ましくは機械的及び化学的な影響から保護されるパワー半導体構成要素、ならびに対応する製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、本発明によれば、請求項１と５の特徴手段によって解決される。好ましい実施形態が下位請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の構想は、その基体が第１の導電率を有する半導体本体から構成されるパワー半導体構成要素を出発点としている。さらに、半導体本体は、第２の導電率を有する少なくとも１つの部分体又は領域を備える。これによって、パワー半導体構成要素の少なくとも１つのｐｎ遷移が形成される。原則として、このようなパワー半導体構成要素の半導体本体に関し、２つの構造の変形例が知られている。第１の形態は、いわゆるメサ構造として知られ、一方、第２の形態は、いわゆる平坦構造によって形成される。本発明は、両方の公知の構造に関する。
【００１０】
上述の形態のパワー半導体構成要素は、例えばダイオード、サイリスタ又はトランジスタである。このようなパワー半導体構成要素の半導体本体の部分体又は領域の異なる導電率の領域は、エピタクシー法、拡散法及び構造化プロセスを適切に組み合わせることによって形成される。さらに、パワー半導体構成要素の形成に必要なことは、接触面に対する金属化法である。
【００１１】
従来技術に応じて、このようなパワー半導体構成要素の多くは、少なくとも１つの主面の少なくとも１つの部分面の一次パッシベーションを有する。この場合、ｐｎ遷移が半導体本体の外面に達する部分面は覆われることが好ましい。一次パッシベーション及び金属化のプロセスステップの順序は、本発明にとって重要ではない。
【００１２】
上述のすべての加工段階は、ウエハ結合部において、個々のパワー半導体構成要素への個別化の前に行われることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、上述の一次パッシベーション層の少なくとも１つに、スクリーン印刷法によって、スクリーン印刷可能なポリイミドから構成されるこの一次パッシベーション層を覆う二次パッシベーション層が被着される。
【００１４】
スクリーン印刷のプロセスステップに続きポリイミドのキュアプロセスを行うこと、さらにパワー半導体構成要素を個別化することが好ましい。
【００１５】
平坦構造のパワー半導体構成要素の場合のポリイミドが、少なくとも７μｍの層厚と、少なくともは３２０００ｃｐｓの動粘度と、２〜５のチキソトロピー指数とを有する場合、特に好ましい。これに対し、メサ構造のパワー半導体構成要素の場合、層厚が少なくとも２０μｍであり、動粘度が少なくとも１２５０００ｃｐｓであり、チキソトロピー指数が４よりも大きい場合、好ましい。
【００１６】
ポリイミドの温度安定性は、好ましくは少なくとも４４０℃であるべきであろう。ポリイミドのスクリーン印刷では、２００〜３２５のメッシュの印刷スクリーンのメッシュサイズが特に好ましい。
【００１７】
本発明の解決方法について、図１〜図３の実施形態を参照してさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、ウエハ結合部の平坦構造を有する第１の本発明によるパワー半導体構成要素１０を概略的に示している。第１半導体構成要素１０ａ及び第２のパワー半導体構成要素１０ｂの周辺領域がそれぞれ示され、ならびに線４０が示されおり、この線に沿って、すべての製造ステップ後に個別化が行われる。それぞれのパワー半導体構成要素１０の半導体本体は、第１の導電率の基体１２ならびに第２の導電率の拡散領域１４を備え、これによって、ｐｎ遷移が形成される。代替的に又は追加して、パワー半導体構成要素１０は、エピタクシー法によって製造された領域も備えることができ、これによって、本発明は限定されない。
【００１９】
別の構造として、パワー半導体構成要素１０の周辺領域の第２の導電率のポテンシャルリング１６が示唆される。このポテンシャルリング１６、及びｐｎ遷移がパワー半導体構成要素１０の第１の主面に達する領域は、一次パッシベーション層２０によって覆われる。この一次パッシベーション層２０は、従来技術によれば、個別層、例えば酸化層、窒化シリコン層又はアモルファスの炭素からなる層としても、あるいは層順序としても形成されることができる。
【００２０】
スクリーン印刷されたポリイミドからなる本発明による二次パッシベーション層３０は、一次パッシベーション層２０を完全に覆う。さらに、この二次パッシベーション層３０は、第２の導電率の拡散領域１４の方向に、横方向に一次パッシベーション層２０に重なり合って（３２）、ここで、ｐｎ遷移の特に効果的な覆いを達成する。この場合、金属化部５０は、パワー半導体構成要素の電気接触面として機能する。
【００２１】
図２は、ウエハ結合部の平坦構造を有する第２の本発明によるパワー半導体構成要素１０を概略的に示している。半導体本体は、図１と同様に形成される。この場合、一次パッシベーション層は、表面のｐｎ遷移ならびにポテンシャルリング１６を覆うが、個別化が実施される領域は覆わない。
【００２２】
第１の部分金属化部５０ａは、第２の導電率の領域１４を覆い、再び電気接触層を形成する。第１の部分金属化部と好ましくは同一に形成される第２の部分金属化部５０ｂは、個別化が実施される領域を覆う。両方の部分金属化部５０ａ／ｂは、一次パッシベーション層２０のそれぞれ割り当てられた周辺領域を覆う。一次パッシベーション層２０のまだ覆われていない領域は、二次パッシベーション層としてスクリーン印刷されたポリイミド３０によって覆われる。３００℃超に加熱することによるスクリーン印刷プロセスに続く重合化プロセスによって、ポリイミドは凸状の表面を形成する。
【００２３】
図３は、ウエハ結合部のメサ構造を有する本発明によるパワー半導体構成要素１０ｃ／ｄ／ｅの半導体本体を概略的に示している。第１の導電率の基体１２ならびに第２の導電率の２つの拡散領域１４が示されている。この形態は、パワーサイリスタの基本的な完全でない形態に対応する。
【００２４】
一次パッシベーション層２４は、ここでは、鉛ガラス層として形成され、鉛ガラス層は、公知の方法によって、例えば分配ユニットによって、半導体本体の溝１８内に配置された。ここでは、本発明による二次パッシベーション層３４は、スクリーン印刷プロセスによって、一次パッシベーション層２４の上方の溝１８内に配置されるポリイミドから再び構成される。この場合、ポリイミドは、それぞれの溝１８をほとんど完全に充填する。このようなパワー半導体構成要素１０ｃ／ｄ／ｅの個別化は、再び線４０に沿って行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】平坦構造を有する第１の本発明によるパワー半導体構成要素の図面である。
【図２】平坦構造を有する第２の本発明によるパワー半導体構成要素の図面である。
【図３】メサ構造を有する本発明によるパワー半導体構成要素の図面である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  パワー半導体構成要素
１０ａ  第１のパワー半導体構成要素
１０ｂ  第２のパワー半導体構成要素
１２  第１の導電率の基体
１４  第２の導電率の拡散領域
１６  ポテンシャルリング
１８  半導体本体の溝
２０  一次パッシベーション層
３０  二次パッシベーション層、ポリイミド
３２  重なり合い、ポリイミド
３４  ポリイミド
４０  線
５０  金属化部
５０ａ  第１の部分金属化部
５０ｂ  第２の部分金属化部
【図１】
2007258710.tif 000003
【図２】
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【図３】
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